GB T 20236-2006 非金属材料的聚光加速户外暴露试验方法.pdf

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1、ICS 19.040 A 21 远昌中华人民共和国国家标准GB/T 20236-2006 非金属材料的聚光加速户外暴露试验方法Accelerated outdoor weathering test methods for nonmetallic materials using concentrated natural sunlight 2006-04-30发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2006-12-01实施发布GB/T 20236-2006 目次前言.1 1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义.2 4 意义和应用5 设备26 试剂和材料7 安全预防措施-

2、8 试样9 试样安装10 程序.611 报告.1012 试验的评价GB/T 20236-2006 目。吕本标准等同采用ASTMG 90-98(非金属材料的聚光加速户外暴露标准试验方法。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国电工电子产品环境技术标准化委员会(SAC/TC的归口。本标准起草单位:广州电器科学研究院。本标准主要起草人:祁黎、张志勇。I GB/T 20236一2006非金属材料的聚光加速户外暴露试验方法1 范围1. 1 本标准采用以太阳为光源的菲涅耳(Fresnel)反射系统来进行非金属材料的加速户外暴露试验。1. 2 本标准规定了利用由菲涅耳反射系统构成的加速户外暴露试验设备进行

3、非金属材料加速户外暴露试验的方法。本标准给出了所使用的设备(见图1和图2)以及设备的使用导则，以将加速户外暴露试验中的可变因素降至最少。1. 3 本标准没有给出针对具体材料的最适宜的试验条件，而仅限于测量方法和过程控制。针对具体材料的试样的准备、试验条件和结果评价可参照已有的标准和规范。1. 4 本标准规定的设备和方法可用于确定暴露于日光、热和潮湿下的材料的相对耐久性，前提是假设试验期间发生的对材料加速老化速率起决定性作用的物理和/或化学变化机理没有太大的不同。1. 5 本标准规定了统一的试样安装方法和试验过程中的维护程序，也给出了设备和反射系统的维护程序，以保证设备的洁净和具有耐久性。1.

4、6 本标准适用于那些满足8.2中尺寸要求的试样。1. 7 对于目前使用的设备来讲，本标准不适用于厚度超过13mm的试样，因为试样散热会有问题。1. 8 本标准采用国际单位制。1. 9 本标准中没有给出采用本标准时应注意的安全事项。在使用本标准前采取适当的安全和保护健康的措施是使用者的责任。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。2.1 ASTM标准ASTM D 85

5、9 水中二氧化硅的测试方法1)ASTM D 1014 钢基涂料的户外暴露试验操作规程2)ASTM D 1435 塑料的户外老化试验规程3)ASTM D 1898 塑料制样规程3)ASTM D 4141 涂层的加速户外暴露试验规程2)ASTM D 4517 使用无火焰原子吸收光谱法测定高纯度水中低浓度二氧化硅总量的试验方法4)ASTM E 772 有关太阳能量的术语5)ASTM E 824 户外辐射汁的校准转换方法6)ASTM E 891 空气质量为1.5时地表法向直射太阳光的光谱辐射换算表6)ASTM E 903 使用积分球测定材料的太阳光吸收率、反射率和传播率的试验方法5)1) ASTM标准

6、年集，11.01卷。2) AS丁M标准年集，06.01卷。3) ASTM标准年集，08.01卷。的ASTM标准年集，11.02卷。5) ASTM标准年集，12.02卷。6) ASTM标准年集，14.02卷。GB/T 20236-2006 ASTM G 7 非金属材料的大气环境暴露试验规程6)ASTM G 24 通过玻璃过滤的日光下暴露的试验规程6)ASTM G 113 有关非金属材料的自然及人工气候老化试验的专门术语6)2.2 其他标准SAE J576 使用在光学部件如汽车照明装置的透镜和反射镜中的塑料材料SAE 1961 利用太阳光菲涅尔反射装置的汽车外部材料加速暴露3 术语和定义术语和定义

7、可参照ASTMG 113。4 意义和应用不同的。例如，同、1试验时间或周期，但老差异，户外暴露试验的可、性，不建议使用单4.1 本标准的试验结果可都不能视为对自然或现时明验刚出不-aE暴于易由j现2或AH然4. 3 本标准中缚出机分批进如手，叩叫试在化的程度有可结果会相应变j一的加速因子，必须进行足够此外，加速因子判材料在经过指定者已明确了试验中4.5 强烈建议每次试可要求，控制试样的老化机如5 设备5 、5.1 试验设备。表l中循环1、循环2和循环3所使用的试验设备基本上是相同的，唯一不同的是试验循环1和循环3使用的设备多了一套供水系统。试验循环的选择应考虑到材料的最终用途并经相关方认同。5

8、.2 菲涅耳聚光加速户外暴露设备是一个跟踪太阳的设备，其反射镜系统的镜子排列成与一个抛物线型沟槽相切的模式，使设备在运转时太阳光能以近似垂直的角度入射并统一反射到安装在目标区域的试样上，如图l所示。2 A一一风道;5. 2. 1 本设试样的正面。度过高的目的温度高10。5. 3 平面镜可以使用其h帆A一一风道;B一一风机;C 转轴组牛;D一一导流片;E一-A形架组件;F 镜面;D G一-齿轮箱，升降驱动;H一一-控制箱;I一一齿轮箱，方位角驱动;J一一气流闸;K一-喷嘴:GB/T 20236-2006 离合器圆盘，升降驱动;试样表面所能达到L一一离合器圆盘，升降驱动;M一一光电池/遮光器盖;N

9、一一-试样保护门;0一一开门结构;P一一气流变流装置。图2双轴太阳跟踪聚光加速暴露设备的结构简图3 GB/T 20236-2006 5.4 感光电池。在设备上靠近空气通道顶部面向太阳的一侧安装两个感光电池，如硅太阳能电池。电池上方安装一个T形遮光器，当设备正确聚光时，阳光等量照射每个电池的-半。当一个电池比另一个电池接收更多的太阳光时，平衡被打破，产生一个信号并通过放大器传递给一个可逆马达，这个马达通过适当的调整保证设备正常聚光。5.5 眼踪系统。本设备配备了一个跟踪系统来保证目标区域在全天时间内处于聚焦位置。有以下几种方式可选。5.5.1 用于动进行高度调节的单轴眼踪，如图3所示。设备的轴朝

10、向南北方向，轴朝北的一端可进行高度调节来适应太阳高度的季节性变化。5.5.2 双轴跟踪，如图4所示。设备配备了两套感光电池，一套用于控制设备的方位旋转，另一套用于控制倾斜仰角。目标区域的轴线保持与地面平行。设备绕水平及垂直轴转动来保证目标区域在聚焦位置。阳光风道(侧视天空辐射, , , , ,! it 平面镜支撑圄3太阳跟踪聚光加速暴露设备的光学系统0.9 O.B O. 7 在耀祺I眩R 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 。300 400 500 600 700 常规的+最低可接受的固4镜面材料的光谱反射4 GB/T 20236-2006 5.6 喷嘴。表1中试验循环1和循环3使

11、用的设备配备了一套喷嘴组件，以在暴露时向试样表面喷水。建议使用能形成扇形水雾的喷嘴，以向试样表面喷洒均匀的细水雾。表1反射系统设备的常规喷水循环白天循环喷水时间干燥时间循环/h喷水时间1 8 min 52 min 1 8 min 2 不喷水3 不喷水3 min a ASTM D 4141的程序C中规定了本循环。6 试剂和材料6. 1 水质夜晚干燥时间循环/h52 min 每晚共3次不喷水12 min 4 6. 1. 1 喷洒到试样表面的水的纯度是非常重要的。如果没有适当的方法来除去水中的阳离子、阴离子、有机物、特别是二氧化硅，暴露的样板表面会产生斑点和沾污，而这些在自然户外暴露中是不会发生的。

12、6. 1. 2 喷洒到试样表面的水不应在试样上留下任何沉积物或污斑。强烈建议每千克水中固体颗粒的含量不超过1X10-6kg，二氧化硅的含量不超过0.2X 10-6峙。二氧化硅含量的测定应参照ASTMD859或ASTMD 4517。可以买已商品化的设备，这样的设备能检测出每千克水中含量小于200 X 10-9 kg的二氧化硅。联合使用去离子和反渗透法处理能够得到要求纯度的水。如果使用的喷洒用水的总溶解固体含量超过百万分之一，必须记录水中的总溶解固体含量和二氧化硅含量。6.1.3 如果在暴露后的试样表面发现有沉积物或斑点，必须检查水的纯度以确定其是否达到上述要求。在某些情况下，暴露的试样会被细菌产

13、生的沉积物所站污，这些细菌能够在喷洒用的纯水中生长。如果发现有细菌站污试样，整个喷水系统必须用氯水漂洗，并在试样继续暴露前彻底清洗。虽然水的电阻并不总是与其中二氧化硅的含量有关，但建议连续检测喷洒用水的电阻，当电阻降至1Mn以下时，应停止暴露试验并检查水质。6.2 菲涅耳反射系统所使用的镜子应该是平面的，并且当采用ASTME 903或其他相当的方法进行测量时，其在310nm波长处的紫外线镜面反射率应不小于65%。图2提供了常规可接受的最低镜面反射率曲线。7 安全预防措施工1当在聚光加速户外暴露设备上工作时，要求有适当的眼保护措施来防止紫外线或红外线对眼睛的损伤。日常维护、安装/卸下试样或进行检

14、查时，反射镜的汇聚光有可能会落在操作者的面部。配备能够较好的防御紫外线的太阳镜是很重要的，镀铝的眼镜可以防止红外线灼伤视网膜。7.2 风机外部应该有一个耐用的保护网罩来防止意外伤害，并在启动、关闭、维修、检查或更换试样时保证操作者的宽松衣服不卷入风叶。7.3 建议操作者擦涂防晒剂，穿宽松的长袖衫和裤子，戴宽边帽及其他合适的防护物来保护身体裸露的部位。8 试样8. 1 本标准的使用者应遵循ASTMD 1898中规定的抽样统计程序。8.2 试样的最大长度和最大宽度不能大于目标区的长度和宽度。8.3 空气冷却的方法限制了试样的厚度不能超过13mm。5 GB/ T 20236-2006 8. 4 图5

15、展示了尺寸小于最大允许尺寸的试样的常规安装方法。紧靠气流安装的试样的导流边应与目标区域的导流边在同一直线上，以免阻挠冷却气流。试样的安装应不影响冷却气流的稳定性。可接受的试样安装方式A和B是不同的基材气流注1:试样注2:试样9 试样安装在留意保注间。之上缘置边位板的流丑导m及忧10 程序10.1 开始试验时，将设备的光电池太阳眼踪器朝向太阳来获取太阳光，按照要求启动喷水系统。常规喷水循环可参考表1，也可选用其他喷水循环。10 . 2 当直射太阳光被云层遮挡，以至于用6。太阳直射辐射表在30min或更长时间内测定的能量下降到600 W/m2或更少时，或直射辐射与用总辐射表测得的法向总辐射量之比小

16、于75%时，建议停止设备运行。10. 3 按照下面的公式确定试样的日照暴露量:N H s = MpsHd; . ( 1 ) 6 M s=最Z式中:Hs一一一日照暴露量，J/m2; M 反射镜数量;s一一以能量计算的镜子的平均镜反射率;r一一余弦校正后的镜反射率;N一一暴露的天数;();-从每一镜子到达试样目标区域的光线的入射角;Hd; 在6。视场范围内每天测得的法才国直耕xllR，暴露量。10. 3. 1 要确定总日照暴露量(射应该用6。视场的直射辐谱反射率应该是295nm 891中列出的程序10.3.2 要确定紫辐射量应由两个式中:Ht 1J , 静眷图6使用中的遮光器GB/T 20236-

17、2006 . ( 2 ) 1)中的Hd应是辐射对时间的积分。辐824的要求至少每年校准一次;光表的上方，如图6、图7、由下面的公式确定:7 GB/T 20236-2006 IA 120.2处/ 视角A-A-101遮光器组件圄7遮光器和支撑条-/卢币57.5mmJ二.+.-(2).1 DISC 754.4mm 30. 48mm 6. 35 mm -20UNC. 2A 228.6 mm R -3 ROO 圄8遮光器的支撑8 GB/T 20236-2006 3.048 mmR 3处6.35 mm-20UNC-2 B THRU 3处EQ SPAT 120. t7.14mmTIIRU 币12.954mm

18、 X100.CSK 3处EQSPAT 120. t120. 65 mm B. C EEO-E同dTEE国叫的-T专斗川、1.却Y队十/、25.斗_35.-但目坦白。.-TH-5基板圄9遮光器基版10.3.2.1 两个紫外辐射表应该用标准光谱的紫外光源同时进行校准，每年至少进行2次。在晴朗天气条件下，将两个辐射表朝向同一方向放置至少1h以上来检查设备的校准常数。若两个设备的校准常数相差超过2%，应该重新进行校准。10.3.2.2 两个紫外辐射表每月应至少自检一次。在晴朗天气条件下，将两个辐射表安放在偏离纬度约15。的方位，在无遮盖的情况下采集至少1h以上数据。如果两个辐射表的辐射暴露量相差超过2

19、%，辐射表则需要重新校准。10.3.2.3 晴朗天气的定义为漫射光线占全部光线(波长为300nm3 000 nm)的百分比小于或等于20%。10.3.3 紫外辐射暴露量的计算示例10. 3. 3. 1 表2给出了第5章所述设备中10块平面镜倾斜角的假设值。表2反射系统的参数483. 87mm 505.968 mm 平面镜号。cos () 1, 10 34.4。0.826 2 ,9 28.70 0.877 3 ,8 22. 5。o. 924 4 ,7 15.9。O. 962 5 ,6 8.80 O. 988 按10.3中式(2)计算累加值为:M Z战=2 X O. 826 + 2 X O. 87

20、7十2X O. 924 + 2 X O. 962十2X O. 988 = 9.154 .( 4 ) 9 GB/T 20236-2006 如果300nm385 nm之间测得的镜面光谱反射率为80%，即0.8，则s可按下式计算:s = 0.80 X 9. 154/ 10 = 0.732 如果某几天Hdi的数据如表3所示，那么，Hs为:Hs = 10 X O. 732 X 2. 320 = 16 . 98(MJ/m勺表3某几天的Hdi数据. ( 5 ) ( 6 ) .统3系在踪镜眼射节反调块和小。控-镜监这射对反;要的m日期8/ 12/ 91 8/ 13 / 91 8/ 14 / 91 H di (

21、Ml / m) O. 744 0.872 总计10.4 按照10.3.1和10.3.2该架跟踪太阳的精度应在土酌10.5 为保证镜反射率符射率降低至65%时才清J15 cm。目视检查镜果被测镜面在310n 10. 7 如果测量安装个反射系统的镜面材舶m的窄带滤点距南边缘更新s0如10. 9. 1 10.9.2 预定的控制试样的变化百分比;10 . 9.3 预定的初始值变化率，如光泽保持率和应Yl注:建议进行太阳跟踪聚光加速户外暴露试验的试样为己预先探知了其自然耐候性能的材料。11 报告11. 1 报告中应包括以下信息11. 1. 1 喷水循环。11 . 1. 2 如果所使用的水质达不到6.1的

22、要求，应注明所使用的水的水质。11.1. 3 暴露试验的起止日期。11. 1.4 385nm以下的紫外辐射暴露量，单位为MJ/m2。11 . 1. 5 总辐射暴露量，单位为MJ/m2。G/T 20236-2006 11. 1.6 所有试样的准确标识。11. 1. 7 安装情况(隔热的或非隔热的)。11.1. 8 试验过程中的任何异常情况，例如会影响试验结果的温度极值。11. 1. 9 如果没在其他地方给出，应给出如10.3.2中描述的用来测量紫外辐射量的设备的序列号和最近校准日期。11.1.10 玻璃下暴露试验用的玻璃的透射特性。11. 2 报告中可选择性地给出下列信息11.2. 1 每日总的

23、累计辐射量。11. 2. 2 环境温度(每日最高、最低和平均温度)。11. 2. 3 湿度(每日最高、最低和平均湿度)。11.2.4 根据辐射暴露量和镜面反射数据确定或从目标区域测量得到的选定波长范围的紫外辐射量。11. 2. 5 检测报告。12 试验的评价12. 1 本标准的内容不包括如何选择适当的试验方法。常规报告规范可以参照ASTMD 1014、ASTMD 1435、ASTMG 7, ASTM G 24和SAE1576。12.2 在特定环境中预先进行过气候试验的试样对建立加速试验和实时试验之间的关系是有帮助的。即使某种材料的加速-实时试验之间的关系(加速因子)已经确立，但并不能认为这种关

24、系也适用于其改性材料或其他任何材料。材料组成或所加入的添加剂的微小变化都有可能会显著的改变这种关系。12.3 应提供未暴露的保留试样来确保目视评价的准确度。在目视评价中不应该使用试样未暴露的部分(被试样架边缘遮盖)来进行比较，除非无法提供保留试样。如果是使用了试样未暴露的部分来比较，报告中应明确注明。CON-的NONH阁。华人民共和国家标准非金属材料的聚光加速户外暴露试验方法GB/T 20236-2006 国中司k中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045 网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销9峰印张l字数24千字2006年11月第一次印刷开本880X12301/16 2006年11月第一版* 7G 如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533定价12.00书号:155066 1-28248 GB/T 20236一2006